摘要：株型是影响谷类作物产量的重要性状,株型改良对提高作物产量具有重要意义。独脚金内酯(strigolactones,SLs)作为一种最新被鉴定的植物激素,其通过抑制腋芽的伸长调控分枝/分蘖的形成。β-胡萝卜素异构酶(D27s)是SLs合成途径的关键酶,通过对谷子(Setaria italica)β-胡萝卜素异构酶典型结构域Pfam:DUF4033进行分析,鉴定到3个谷子D27s基因家族成员(Seita.8G168400、Seita.6G088800和Seita.3G050900)。蛋白质特性分析显示,谷子D27s蛋白由271–277个氨基酸残基组成,分子量为30.1–30.4 k Da,等电点为5.85–9.31,不稳定系数介于38.48–74.47之间,且均定位于叶绿体;系统进化分析发现,谷子D27s家族成员位于3个不同进化分支;顺式作用元件预测显示,SiD27-1(Seita.8G168400)可能参与调控生物节律、生长素介导的生长发育以及干旱和低温等胁迫应答过程。基因表达分析显示,SiD27-1在谷子多分蘖材料中表达下调,在低磷胁迫处理下,D27s基因均能产生不同程度的响应,并且Si D27-1的响应较其它成员更快速。单倍型分析结果表明,SiD27-1的H001单倍型为优异单倍型,对谷子的株高、抽穗期和产量改良具有重要应用价值。综上,推测SiD27-1极可能在SLs合成中发挥关键作用并对谷子株型产生影响。研究结果为深入揭示D27s对谷子分蘖形成的调控机制奠定了基础,也为谷子株型分子设计育种提供了优异的等位变异位点。

摘要：C_4光合作用和光呼吸研究是植物学界的研究热点,缺乏低CO_2浓度培养条件和相关突变体限制了相关工作的深入开展。本研究设计了一个低CO_2浓度培养箱,CO_2浓度、光照和温度等培养条件可稳定控制,试验数据可通过网络实时查看记录。以该培养箱为平台,本研究对54份谷子甲基磺酸乙酯(EMS)突变体进行了耐40 mg/L(正常空气中CO_2浓度范围是380~400 mg/L)CO_2浓度培养鉴定,根据死苗量将这些材料分为4类,其中敏感的Ⅲ级突变体19个和Ⅳ级突变体13个,对低CO_2浓度极度敏感的5个谷子突变体均为叶脉变异系,证实了低CO_2浓度培养箱筛选鉴定的实用性。对这些材料开展包括花环解剖结构观察和相关突变基因克隆的深入研究,将奠定谷子C_4光合作用的研究基础,所构建的低CO_2浓度培养箱也适用于其他作物光合作用和光呼吸的生理学研究。